ChatGPT 개발사 오픈AI(OpenAI)가 자사 AI 모델이 수학, 컴퓨터과학, 물리학 분야에서 여러 건의 과학적 발견을 달성했다고 발표했다. AI가 잇달아 과학적 돌파구를 열어젖히고 있는 가운데 나온 이번 발표는 학계에 큰 충격을 주고 있다.
세 가지 핵심 발견
오픈AI는 이번에 발표한 새로운 발견이 조화 해석학(harmonic analysis), 복잡도 이론(complexity theory), 양자장 이론(quantum field theory) 등 세 분야에 걸쳐 있다고 밝혔다.
① 조화 해석학: 모든 공간 차원에서 '국소 평활화 추측' 증명
가장 주목받는 성과는 조화 해석학의 핵심 명제인 국소 평활화 추측(local smoothing conjecture)을 모든 공간 차원에서 처음으로 증명한 것이다. 조화 해석학은 복잡한 신호와 함수를 기본 파동으로 분해하는 방식을 연구하는 수학 분야다. 기존 인간 연구자들은 이 추측을 3차원에서만 증명하는 데 그쳤는데, AI가 모든 차원으로 확장해 완전한 증명을 이뤄낸 것이다.
② 복잡도 이론: '지수 시간 가설' 반증
AI 모델은 복잡한 계산 문제를 푸는 데 걸리는 시간에 관한 명제인 지수 시간 가설(Exponential Time Hypothesis)이 틀렸음을 입증했다. 이는 알고리즘 효율성 연구에 중요한 의미를 갖는 성과다.
③ 양자장 이론: 양자색역학 존재 증명
쿼크(quark)와 글루온(gluon)의 상호작용을 연구하는 양자색역학(quantum chromodynamics)의 존재에 대한 수학적으로 엄밀한 증명도 제시됐다.
"역사적 발전"…수학자들은 충격과 감동 교차
로체스터 대학교(University of Rochester) 수학과 알렉스 이오세비치(Alex Iosevich) 교수는 오픈AI가 국소 평활화 추측을 "해냈다"며 이를 "역사적 발전"이라고 평가했다.
그는 알자지라(Al Jazeera)와의 인터뷰에서 "이 추측은 내 박사 지도교수인 크리스 소기(Chris Sogge)가 정립한 것이라 나에게 특별한 의미가 있다. 처음엔 소식을 듣고 충격을 받았다"고 털어놓았다.
이어 "이제는 기쁨과 낙관으로 가득 차 있다. AI 혁명의 결과로 과학 전반이 거대한 도약을 할 것이고, 우리는 이 역사적인 발전의 일부가 될 기회를 가졌다"고 말했다.
이오세비치 교수는 AI로 인해 이론 수학 분야가 "급격히 변화"할 것으로 내다보면서도 복잡한 감정을 숨기지 않았다. 그는 "동료 이론 수학자들 중 많은 이들이 같은 마음일 것"이라며 "약간의 쓸쓸함을 느낀다"고 솔직하게 전했다. 그러면서도 "이러한 감정은 곧 우리가 이제 이룰 수 있는 것들에 대한 깨달음으로 대체될 것이라 굳게 믿는다"고 긍정적인 기대를 나타냈다.
발견 결과 공개 방식, 분야마다 달라
오픈AI는 발견 내용의 공개 방식을 결정하기 위해 각 분야의 외부 전문가 3개 그룹을 '가이드'로 선정해 협의를 진행했다.
수학과 컴퓨터과학 분야 전문가 그룹은 AI가 생성한 데이터를 즉시 공개하기로 결정한 반면, 물리학 분야 그룹은 자체적인 해석을 작성하기 위해 발표를 일정 기간 유예하기로 했다.
오픈AI는 "이러한 접근 방식들에는 각각 득과 실이 있다"면서 "초기 가이드를 선정하는 것은 필연적으로 처음 참여하는 사람들을 결정짓고 정보 비대칭을 만들어낸다. 참여를 더 넓히고 이 과정을 더 유용하게 만들 방법에 대한 피드백을 환영한다"고 밝혔다.
AI의 과학 발견, 잇따르는 사례들
이번 오픈AI의 발표는 AI가 과학적 돌파구를 여는 일련의 사례 중 가장 최근 것이다.
지난달에는 앤트로픽(Anthropic)이 암과 겸상 적혈구 질환 치료에 활용되는 혁신적 유전자 편집 기술 크리스퍼(CRISPR)와 유사한 새로운 효소를 발견했다고 발표했다. 다만 앤트로픽의 발표는 학계의 엇갈린 반응을 낳았다. 일부 연구자들은 흥미로운 발전이라며 환영했지만, 다른 연구자들은 AI 기업이 그 의미를 과장했다는 의혹을 제기했다.
시가총액 약 8,520억 달러(약 118조 원)의 오픈AI는 이번 발견을 계기로 AI가 단순한 언어 모델을 넘어 인류의 지식 지평을 넓히는 과학 연구 도구로 본격 진화하고 있음을 입증하려 하고 있다.
이번 발표와 관련한 연구 결과는 수학·컴퓨터과학 분야의 경우 즉시 공개됐으며, 물리학 분야 결과는 전문가 해석 작업이 완료된 이후 발표될 예정이다.